Состав для древесно-полимерного композиционного материала

Авторы патента:

Никулин Сергей Саввович (RU)

Тихонов Николай Козьмич (RU)

Пошарников Феликс Владимирович (RU)

Черных Александр Сергеевич (RU)

Колосов Сергей Анатольевич (RU)

C08L97/02 - материалы, содержащие лигнин и целлюлозу, например древесина, смола, выжатый сахарный тростник

C08L9/06 - сополимеры со стиролом

C08K13/02 - органические и неорганические компоненты

Владельцы патента RU 2405010:

Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "Вектор" (ООО НПФ "Вектор") (RU)

Изобретение относится к древесно-полимерным композиционным материалам на основе термореактивных смол, работающих в условиях агрессивных сред, динамических нагрузок и переменных температур, обладающим улучшенными эксплуатационными свойствами - повышенной прочностью и морозостойкостью. Описан состав для древесно-полимерного композиционного материала, включающий в мас.%: фурфуролацетоновую смолу - 14-20, бензолсульфокислоту - 3-5, андезитовую муку - 47-57, сажу техническую - 2,5-5,7, древесную щепу - 16-20, стеклосечку или распущенный стекложгут - 0,3-0,5, низкомолекулярный стиролсодержащий сополимер на основе кубовых остатков ректификации возвратного растворителя производства полибутадиена, модифицированный 2,0-6,0 мас.% малеиновой кислоты - 1-5 и многоатомный спирт 0,3-1,5. Предложенный состав позволяет получить древесно-полимерный композиционный материал с улучшенными показателями прочности и морозостойкости. 2 табл.

Изобретение относится к древесно-полимерным композиционным материалам на основе термореактивных смол, работающих в условиях агрессивных сред, динамических нагрузок и знакопеременных температур, обладающим повышенными эксплуатационными свойствами.

Наиболее близким по своей сущности является состав для композиционного материала (описание к патенту RU №2098375, С04В 26/12), включающий, мас.%:

фурфуролацетоновую смолу (ФАМ)	14,0-20,0
бензолсульфокислоту	3,0-5,0
андезитовую муку	47,0-57,0
сажу техническую	2,5-5,7
древесную щепу	16,0-20,0
стеклосечку или распущенный стекложгут	0,3-0,5
низкомолекулярный сополимер на основе
кубовых остатков ректификации возвратного
растворителя производства полибутадиена
с содержанием стирола 50-80 мас.%	1,0-5,0
многоатомный спирт	0,3-1,5

Данный композиционный состав обладает целым рядом положительных свойств. Однако в его составе используется значительное количество дорогой и дефицитной смолы ФАМ. Кроме того, используемый в составе низкомолекулярный сополимер на основе кубовых остатков ректификации возвратного растворителя производства полибутадиена с содержанием стирола 50-80 мас.% не имеет функциональных групп, что снижает его сродство к полярным компонентам данной композиции. Это, в свою очередь, отрицательно сказывается на некоторых показателях получаемого композита и снижает их конкурентоспособность.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является удешевление состава композиционного материала за счет использования модифицированного малеиновой кислотой низкомолекулярного сополимера на основе кубовых остатков ректификации возвратного растворителя производства полибутадиена в композиции и улучшение физико-механических свойств.

Поставленная задача достигается тем, что в составе для древесно-полимерного композиционного материала, включающем фурфуролацетоновую смолу (ФАМ), бензолсульфокислоту, андезитовую муку, сажу техническую, древесную щепу, стеклосечку или распущенный стекложгут, низкомолекулярный сополимер на основе кубовых остатков ректификации возвратного растворителя производства полибутадиена с содержанием стирола 50-80 мас.%, многоатомный спирт, в качестве низкомолекулярного сополимера используют модифицированный 2-6 мас.% малеиновой кислотой низкомолекулярный сополимер, содержащий стирол и полученный на основе кубового остатка ректификации возвратного растворителя производства полибутадиена, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

фурфуролацетоновая смола (ФАМ)	14,0-20,0
бензолсульфокислота	3,0-5,0
андезитовая мука	47,0-57,0
сажа техническая	2,5-5,7
древесная щепа	16,0-20,0
стеклосечка или распущенный стекложгут	0,3-0,5
низкомолекулярный стиролсодержащий сополимер на основе
кубовых остатков ректификации возвратного
растворителя производства полибутадиена,
модифицированный 2,0-6,0 мас.%
малеиновой кислоты	1,0-5,0
многоатомный спирт	0,3-1,5

В составе древесно-полимерного композиционного материала используют низкомолекулярный стиролсодержащий сополимер на основе кубовых остатков ректификации возвратного растворителя производства полибутадиена, модифицированный 2,0-6,0 мас.% малеиновой кислоты.

Процесс модификации осуществлялся следующим образом.

В реактор загружали низкомолекулярный стиролсодержащий сополимер на основе кубовых остатков ректификации возвратного растворителя производства полибутадиена (Технологический регламент ТР 2.03.00 192-85, утвержденный начальником ВПО «Союзкаучук» В.В.Сазыкиным; ТУ 38.303022-89), вводили малеиновую кислоту в количестве 2,0-6,0 мас.% на сополимер. Реактор герметично закрывали. Модификацию проводили при постоянном перемешивании в течение 15-20 часов при температуре 150-180°С.

Данный модифицированный стиролсодержащий сополимер на основе кубовых остатков ректификации возвратного растворителя производства полибутадиена обладал следующими показателями:

содержание стирола - 75,0%

содержание малеиновой кислоты - 2,0-6,0%

бромное число - 13,0-20,0 г Br/100 г

кислотное число - 7,0-18,0 мг КОН/100 г

молекулярная масса - 1500-2800

Частичная замена ФАМ на низкомолекулярный стиролсодержащий сополимер на основе кубовых остатков ректификации возвратного растворителя производства полибутадиена, модифицированный 2,0-6,0% малеиновой кислоты, позволяет придать композиции повышенные показатели по прочности и морозостойкость. Повышение прочностных показателей отвержденного композита вероятнее всего связано с тем, что в состав для низкомолекулярного сополимера введена малеиновая кислота. Это приводит к повышению кислотности среды, и не исключено явление синергизма, так как в качестве отверждающего агента в данной композиции используется бензолсульфокислота. Использование низкомолекулярного стиролсодержащего сополимера на основе кубовых остатков ректификации возвратного растворителя производства полибутадиена, модифицированного 2,0-6,0% малеиновой кислоты, позволяет решить вопрос экологического характера. Это связано с тем, что малеиновая кислота содержится в отходах производства фталевого и малеинового ангидридов, которые и до настоящего времени не нашли своего применения.

Примеры

В составе для композиционного материала используют щепу различных пород древесины, освобожденную от коры и подвергнутую сушке, или отходы лесосечных работ. Рекомендуемые сочетания длин отдельных элементов щепы, %: 20-25 см - 2; 15-20 см - 8; 10-15 см - 54; 5-10 см - 35; менее 5 см - 1.

Приготовление древесно-полимерного композиционного материала осуществляли следующим образом.

На первом этапе осуществляли смешение смолы ФАМ с низкомолекулярным сополимером на основе кубовых остатков ректификации возвратного растворителя производства полибутадиена, модифицированным малеиновой кислотой. Отдельно смешивали бензолсульфокислоту с многоатомным спиртом. Необходимость добавки многоатомного спирта в бензолсульфокислоту основана на том, что бензолсульфокислота при обычных условиях твердое вещество и для введения ее в смолу ФАМ необходимо ее расплавить (нагреть до 65°С). Добавка многоатомного спирта позволяет перевести бензолсульфокислоту в жидкое состояние, что облегчает ее ввод и смешение со смолой ФАМ. В дальнейшем приступали к последовательному смешению со смолой ФАМ, содержащей низкомолекулярный стиролсодержащий сополимер на основе кубовых остатков ректификации возвратного растворителя производства полибутадиена, модифицированный малеиновой кислотой при постоянном перемешивании с сажей, стеклосечкой или распущенным стекложгутом, андезитовой мукой, древесной щепой и раствором бензолсульфокислоты в многоатомном спирте. Перемешивание полученной смеси проводили в течение 20-30 минут. Полученный состав укладывали в опалубку, подвергали вибрационному уплотнению и выдерживали при комнатной температуре в течение 24 ч. После чего помещали в термокамеру, где выдерживали в течение 6 часов при 60°С. После завершения процесса формы с образцами вынимали из шкафа и извлекали отвержденный древесно-полимерный композиционный материал из них. Испытания проводили после 24-часовой выдержки при нормальных условиях.

Состав для и свойства данного древесно-полимерного композиционного материала приведены в табл.1 и 2.

Матрица, представляющая собой отвержденную полимерную композицию на основе ФАМ, низкомолекулярного стиролсодержащего сополимера на основе кубовых остатков ректификации возвратного растворителя производства полибутадиена, модифицированного 2,0-6,0 мас.% малеиновой кислоты, эффективно защищает древесину от действия воды, влаги, загнивания, обеспечивает хорошую монолитность композиционного материала и герметичность.

Таблица 1
Компоненты	Содержание компонентов, мас.%
Компоненты	Известный	Предлагаемой
1	2	3	4	5	6
ФАМ (ТУ 6-05-1618-73)	17,0	14,0	17,0	20,0	17,0	17,0	17,0
Бензолсульфокислота (ТУ 6-14-25-79)	4,0	3,0	4,0	5,0	4,0	4,0	4,0
Низкомолекулярный стиролсодержащий сополимер	3,0	-	-	-	-	-	-
Модифицированный низкомолекулярный стиролсодержащий сополимер с содержанием малеиновой кислоты, мас.%:
2,0		-	-	-	3,0	-	-
4,0		1,0	3,0	5,0	-	-	3,0
6,0		-	-		-	3,0	-
Многоатомный спирт:
Глицерин	0,8	1,5	0,8	0,3	0,8	0,8
Этиленгликоль	-	-	-	-	-	-	0,8
Андезитовая мука (ТУ 6-12-101-81)	53,0	57	53,0	47	53,0	53,0	53,0
Сажа техническая (ГОСТ 7885-86) П 514 или др.	3,8	5,7	3,8	2,5	3,8	3,8	3,8
Щепа из древесины различных пород	18,0	17,5	18,0	19,7	18,0	18,0	18,0
Стеклосечка из жгута ЖСН-1-ПВТУ 34-60 или распущенный стекложгут и т.п.	0,4	0,3	0,4	0,5	0,4	0,4	0,4
Итого	100	100	100	100	100	100	100

Таблица 2
Показатели	Результаты испытаний композиционного материала по составам
Показатели	Известной	Предлагаемой
1	2	3	4	5	6
Предел прочности МПа:
при сжатии (смятии)	80,0	80,4	85,2	86,3.	86,0	83,3	81,8
изгибе	30,0	30,1	30,9	33,4	32,2	31,7	31,0
скалывании	9,0	9,0	9,6	9,8	9,5	9,3	9,1
Модуль упругости, 10⁴ МПа:
при сжатии	1,3	1,35	1,37	1,39	1,36	1,36	1,32
при изгибе	1,44	1,47	1,50	1,48	1,45	1,48	1,46
Предел выносливости, МПа	39,0	39,4	40,6	41,5	40,7	41,1	39,6
Коэффициент стойкости в воде	0,72	0,73	0,75	0,77	0,76	0,74	0,73
Морозостойкость, цикл.	420	420	445	450	440	430	425

Состав для древесно-полимерного композиционного материала, включающий фурфуролацетоновую смолу (ФАМ), бензолсульфокислоту, андезитовую муку, сажу техническую, древесную щепу, стеклосечку или распущенный стекложгут, низкомолекулярный стиролсодержащий сополимер на основе кубовых остатков ректификации возвратного растворителя производства полибутадиена с содержанием стирола 50-80 мас.%, многоатомный спирт, отличающийся тем, что в качестве низкомолекулярного сополимера используют модифицированный 2-6 мас.% малеиновой кислоты низкомолекулярный сополимер, содержащий стирол и полученный на основе кубового остатка ректификации возвратного растворителя производства полибутадиена при следующем соотношении компонентов, мас.%:

фурфуролацетоновая смола (ФАМ)	14,0-20,0
бензолсульфокислота	3,0-5,0
андезитовая мука	47,0-57,0
сажа техническая	2,5-5,7
древесная щепа	16,0-20,0
стеклосечка или распущенный стекложгут	0,3-0,5
низкомолекулярный стиролсодержащий сополимер
на основе кубовых остатков ректификации возвратного
растворителя производства полибутадиена, модифицированный
2,0-6,0 мас.% малеиновой кислоты	1,0-5,0
многоатомный спирт	0,3-1,5

Изобретение относится к способу переработки лигноцеллюлозного растительного сырья в композитные материалы, такие как плитные строительные материалы для использования в строительной и мебельной промышленности.

Конструкционный плитный материал, выполненный из целлюлозосодержащих частиц, пропитанных клеем // 2398676

Изобретение относится к получению клеев на основе карбамидоформальдегидных смол, используемых в деревообрабатывающей промышленности при изготовлении костроплит.

Композиция, усиливающая полимеризацию мочевиноформальдегидных смол, способ получения, способ ее применения и изделия, полученные из таких смол // 2385329

Изобретение относится к области производства панелей на основе воспроизводимого древесного материала, например, древесно-стружечных плит для внутренней отделки помещений, древесно-волокнистых плит средней плотности и фанеры.

Антифрикционный древесно-полимерный материал // 2383570

Изобретение относится к антифрикционным древесно-полимерным материалам и может быть использовано в машиностроении для изготовления крупногабаритных подшипниковых и скользящих элементов мало- и средненагруженных узлов трения, работающих при органической смазке.

Пресс-масса, способ ее получения и способ получения плитных материалов на ее основе // 2381244

Изобретение относится к деревообрабатывающей, мебельной и строительной промышленности. .

Композиция для получения композиционных материалов для деревообрабатывающей и строительной промышленности // 2378287

Изобретение относится к области композиционных материалов на основе лигноцеллюлозного сырья, в частности к пресс-композициям, и может быть использовано в деревопереработке и строительстве.

Способ получения бурового реагента // 2375404

Изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано в производстве реагентов для обработки буровых растворов. .

Биологически разрушаемая термопластичная композиция // 2363711

Изобретение относится к полимерным композициям, предназначенным для получения биодеградируемых изделий, таких как пленки и термоформованные изделия в виде потребительской тары.

Применение бифентрина с клеем в древесных материалах // 2337934

Изобретение относится к древесине и консервированию древесины и более конкретно к обработке древесины, древесных композиционных материалов, изделий на основе фанеры и конструкционных древесных материалов во время производства для защиты против поражения разрушающими древесину организмами, например термитами, жуками и сверлильщиками.

Способ изготовления древесно-стружечных плит и состав для его реализации // 2336996

Изобретение относится к технологии получения плит и других изделий, применяемых в мебельном производстве, промышленности строительных конструкций, а также к получению экологически безопасных составов для их изготовления.

Способ изготовления резиновой смеси // 2405004

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к способу изготовления резиновой смеси на основе каучуков в виде блоков. .

Жидкофазный способ приготовления каучуковых маточных смесей, содержащих белую сажу // 2405003

Изобретение относится к процессу получения смесей на основе наполнителя и синтетических каучуков, которые могут быть использованы в резиновой и шинной промышленности, в частности для изготовления протекторов высокоскоростных зимних и летних шин.

Резиновая смесь для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений // 2400497

Изобретение относится к резинотехническому производству, а именно к резиновым смесям для изготовления морозостойких и маслостойких железнодорожных подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений.

Способ изготовления изделия из взрывчатого состава // 2367642

Изобретение относится к технологии взрывчатых веществ. .

Бронирующий состав для заряда твердого ракетного топлива // 2366641

Изобретение относится к ракетной технике. .

Полимерная композиция // 2355719

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к производству полимерных материалов и композитов с улучшенными эксплуатационными характеристиками, и может быть использовано в резиновой промышленности.

Вулканизуемая резиновая смесь // 2355718

Изобретение относится к получению вулканизуемой резиновой смеси, вулканизаты на основе которой обладают повышенной стойкостью к термоокислительному и озонному старению.

Способ получения эластомера, имеющего функциональные группы вдоль цепи, и резиновая композиция // 2337923

Изобретение относится к способу получения привитого диенового эластомера, имеющего функциональные группы вдоль цепи, к резиновой композиции, содержащей данный привитый эластомер и в сшитом состоянии обладающей в особенности улучшенными характеристиками гистерезиса, и к способу получения данной композиции.

Резиновая смесь для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений // 2326902

Изобретение относится к резинотехнической промышленности, в частности к резиновым смесям для изготовления морозостойких железнодорожных подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений.

Резиновая смесь для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений // 2326901

Модификатор для повышения эластичности и прочности эпоксидных композиций ангидридного отверждения // 2404214

Изобретение относится к полимерным композициям на основе эпоксидных связующих ангидридного отверждения, которые могут быть использованы в качестве клеев, покрытий, пропиточных составов, связующих для композиционных материалов, изготавливаемых преимущественно методом мокрой намотки.